CN110935664B - 一种多旋翼无人机避障雷达 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达技术领域，具体的说是一种多旋翼无人机避障雷达；包括壳体、毫米波雷达透镜和反射单元；毫米波雷达透镜安装在壳体底端；反射单元包括电动马达、转动环、圆形反光镜和磁力环；转动环转动连接在壳体顶端侧壁上，且与电动马达输出端连接，转动环上开有一号滑槽；圆形反光镜滑动安装在一号滑槽内，且圆形反光镜和转动环相垂直，圆形反光镜在靠近一号滑槽处设有磁铁；磁力环和磁铁间存在相互吸引力，从而使得在转动环带动圆形反光镜转动时，磁力环能够使得圆形反光镜同时在一号滑槽内滑动；通过壳体、毫米波雷达透镜和反射单元的配合为无人机提供避障功能。
Description
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体的说是一种多旋翼无人机避障雷达。
背景技术
雷达，通过用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置，因此，雷达也被称为“无线电定位”；雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息；无人机中常运用雷达进行避障，雷达能够使得无人机及时避开飞行路径中的障碍物，极大的减少因操作失误所带来的各项损失，减小无人机碰撞损坏的次数。
现有的无人机避障雷达技术多采用相控阵雷达，设计多个天线和雷达收发模块，通过相位变化进行扫描，极大的增加了雷达的布置成本和雷达自身重量，给使用者带来不便。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有的无人机避障雷达技术多采用相控阵雷达，设计多个天线和雷达收发模块，通过相位变化进行扫描，极大的增加了雷达的布置成本和雷达自身重量，给使用者带来不便的问题；本发明提出了一种多旋翼无人机避障雷达。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种多旋翼无人机避障雷达，包括壳体、毫米波雷达透镜和反射单元；所述毫米波雷达透镜安装在壳体底端；所述反射单元包括电动马达、转动环、圆形反光镜和磁力环；所述电动马达安装在壳体顶端；所述转动环转动连接在壳体顶端侧壁上，且与电动马达输出端连接，转动环上开有一号滑槽；所述圆形反光镜滑动安装在一号滑槽内，且圆形反光镜和转动环相垂直，圆形反光镜在靠近上方的一号滑槽处设有磁铁；所述磁力环安装在壳体内靠近磁铁的侧壁上，且磁力环与壳体顶端侧壁之间存在30度夹角，磁力环和磁铁间存在相互吸引力，从而使得在转动环带动圆形反光镜转动时，磁力环能够使得圆形反光镜同时在一号滑槽内滑动；通过壳体、毫米波雷达透镜和反射单元的配合为无人机提供避障功能；工作时，当无人机进入飞行状态，需要雷达工作时，电动马达通电，从而带动转动环转动，在转动环转动的过程中会带动圆形反光镜随之转动，由于磁力环和磁铁间存在相互吸引力，使得圆形反光镜在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽内做往复滑动，从而实现了对无人机周围环境的全覆盖，使得无人机周围的毫米波均能够通过圆形反光镜反射至毫米波雷达透镜内，毫米波在经过反射后被毫米波雷达天线和前端电路接收，并进行处理，从而通过毫米波将无人机周围360度的环境构建出来，为无人机提供避障功能。
优选的，所述转动环侧壁通过扭簧铰接有清洁刷，清洁刷的铰接处离圆形反光镜较远，清洁刷的端部离圆形反光镜较近且伸长至一号滑槽范围内；通过清洁刷和圆形反光镜的配合使得清洁刷能够在圆形反光镜滑动过程中对圆形反光镜表面进行清刷；工作时，由于磁力环和磁铁间存在相互吸引力，使得圆形反光镜在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽内做往复滑动，在圆形反光镜滑动过程中会对清洁刷产生挤压，清洁刷受压后一端绕其铰接处旋转，另一端始终与圆形反光镜接触，从而实现了对圆形反光镜的表面进行清洁作用，避免在遇到下雨、下雪或灰尘较多的场合中，雨雪和灰尘会粘附在圆形反光镜表面从而影响到对毫米波的反射效果，清洁刷能够有效保证圆形反光镜表面的洁净度和反射效果，保证雷达使用过程中的实用性。
优选的，所述清洁刷由刷杆和刷头组成；所述刷头通过扭簧对称铰接在刷杆端部，使得在清洁刷不受力时，刷头能够在扭簧的作用下合并，从而避免刷头对毫米波的反射造成干涉；工作时，当圆形反光镜没有对刷头产生压力时，刷头会在扭簧扭力的作用下合并在一起，从而有效减小刷头覆盖圆形反光镜的面积，减小清洁刷对毫米波的干涉；当圆形反光镜对刷头产生压力时，圆形反光镜对刷头产生的摩擦力大于扭簧的扭力，从而使得刷头在摩擦力的作用下展开，与圆形反光镜实现最大面积的干涉，从而保证了清洁刷的最大清洁范围和最强清洁效果，增强清洁刷的适应性，使得清洁刷能够根据要求自动调节与圆形反光镜的干涉面积，从而进一步提高雷达的实用性和使用效果。
优选的，所述壳体在反射单元和毫米波雷达透镜之间设有隔板，壳体的上下壁之间通过弹簧连接；下方的所述一号滑槽上设有弹片；所述弹片上设有支架，支架一端固定在弹片上，支架另一端贯穿转动环侧壁后与隔板接触，通过隔板、弹片和支架的配合使得圆形反光镜在滑动过程中通过弹片对支架产生挤压，从而将反射单元顶起，增大反射范围；工作时，由于磁力环和磁铁间存在相互吸引力，使得圆形反光镜在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽内做往复滑动，在圆形反光镜的滑动过程中会对弹片产生挤压，从而将压力传输至支架处，支架受力后将转动环顶起，从而增大了圆形反射镜在纵向的反射范围，增强圆形反射镜的反射效果，增大雷达的扫描范围，使得无人机能够及时避开飞行路径中的障碍物，极大的减少因操作失误所带来的各项损失，减小无人机碰撞损坏的次数，降低无人机的使用成本。
优选的，所述隔板在靠近支架处设有环形滑槽；所述环形滑槽内设有环形橡胶垫，使得当支架将反射单元顶起时，环形橡胶垫能够吸收支架的振动，从而增强雷达的稳定性；工作时，由于磁力环和磁铁间存在相互吸引力，使得圆形反光镜在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽内做往复滑动，在圆形反光镜的滑动过程中会对弹片产生挤压，从而将压力传输至支架处，支架受力后将转动环顶起，在支架的顶起过程中，支架端部会与隔板之间产生振动，影响到雷达的扫描效果，因此在隔板靠近支架处设有环形滑槽，且环形滑槽内设有环形橡胶垫，使得支架端部在顶起时直接与环形橡胶垫接触，从而能够有效吸收支架所产生的振动，增强转动环被顶起时的平衡，增强雷达整体的稳定性。
优选的，下方的所述一号滑槽在靠近弹片处设有气囊；通过气囊有效避免在弹片与一号滑槽之间发生刚性碰撞，从而减小雷达的振动，增强雷达的输出稳定性；工作时，由于磁力环和磁铁间存在相互吸引力，使得圆形反光镜在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽内做往复滑动，在圆形反光镜的滑动过程中会对弹片产生挤压，从而将压力传输至支架处，弹片在受压后会与一号滑槽之间产生刚性碰撞，从而产生剧烈振动，因此在一号滑槽靠近弹片处设有气囊，使得弹片在弹性变形时只与气囊接触，由于气囊属于弹性部件，可以充分吸收弹片和一号滑槽所产生的刚性振动，从而减小雷达在运作过程中的振动情况，增强雷达的稳定性。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种多旋翼无人机避障雷达，通过壳体、毫米波雷达透镜和反射单元的配合为无人机提供避障功能，使得无人机能够及时避开飞行路径中的障碍物，减小无人机碰撞损坏的次数，降低无人机的使用成本。
2.本发明所述的一种多旋翼无人机避障雷达，通过清洁刷和圆形反光镜的配合使得清洁刷能够在圆形反光镜滑动过程中对圆形反光镜表面进行清刷，有效保证圆形反光镜表面的洁净度和反射效果，保证雷达使用过程中的实用性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工作状态图；
图2是本发明的立体图；
图3是本发明中清洁刷的立体图；
图4是图2中的A处局部放大图；
图中：壳体1、隔板11、环形滑槽111、环形橡胶垫112、毫米波雷达透镜2、反射单元3、电动马达31、转动环32、一号滑槽321、弹片322、支架323、气囊324、圆形反光镜33、磁铁331、磁力环34、清洁刷35、刷杆351、刷头352。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种多旋翼无人机避障雷达，包括壳体1、毫米波雷达透镜2和反射单元3；所述毫米波雷达透镜2安装在壳体1底端；所述反射单元3包括电动马达31、转动环32、圆形反光镜33和磁力环34；所述电动马达31安装在壳体1顶端；所述转动环32转动连接在壳体1顶端侧壁上，且与电动马达31输出端连接，转动环32上开有一号滑槽321；所述圆形反光镜33滑动安装在一号滑槽321内，且圆形反光镜33和转动环32相垂直，圆形反光镜33在靠近上方的一号滑槽321处设有磁铁331；所述磁力环34安装在壳体1内靠近磁铁331的侧壁上，且磁力环34与壳体1顶端侧壁之间存在30度夹角，磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，从而使得在转动环32带动圆形反光镜33转动时，磁力环34能够使得圆形反光镜33同时在一号滑槽321内滑动；通过壳体1、毫米波雷达透镜2和反射单元3的配合为无人机提供避障功能；工作时，当无人机进入飞行状态，需要雷达工作时，电动马达31通电，从而带动转动环32转动，在转动环32转动的过程中会带动圆形反光镜33随之转动，由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，从而实现了对无人机周围环境的全覆盖，使得无人机周围的毫米波均能够通过圆形反光镜33反射至毫米波雷达透镜2内，毫米波在经过反射后被毫米波雷达天线和前端电路接收，并进行处理，从而通过毫米波将无人机周围360度的环境构建出来，为无人机提供避障功能。
作为本发明的一种实施方式，所述转动环32侧壁通过扭簧铰接有清洁刷35，清洁刷35的铰接处离圆形反光镜33较远，清洁刷35的端部离圆形反光镜33较近且伸长至一号滑槽321范围内；通过清洁刷35和圆形反光镜33的配合使得清洁刷35能够在圆形反光镜33滑动过程中对圆形反光镜33表面进行清刷；工作时，由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33滑动过程中会对清洁刷35产生挤压，清洁刷35受压后一端绕其铰接处旋转，另一端始终与圆形反光镜33接触，从而实现了对圆形反光镜33的表面进行清洁作用，避免在遇到下雨、下雪或灰尘较多的场合中，雨雪和灰尘会粘附在圆形反光镜33表面从而影响到对毫米波的反射效果，清洁刷35能够有效保证圆形反光镜33表面的洁净度和反射效果，保证雷达使用过程中的实用性。
作为本发明的一种实施方式，所述清洁刷35由刷杆351和刷头352组成；所述刷头352通过扭簧对称铰接在刷杆351端部，使得在清洁刷35不受力时，刷头352能够在扭簧的作用下合并，从而避免刷头352对毫米波的反射造成干涉；工作时，当圆形反光镜33没有对刷头352产生压力时，刷头352会在扭簧扭力的作用下合并在一起，从而有效减小刷头352覆盖圆形反光镜33的面积，减小清洁刷35对毫米波的干涉；当圆形反光镜33对刷头352产生压力时，圆形反光镜33对刷头352产生的摩擦力大于扭簧的扭力，从而使得刷头352在摩擦力的作用下展开，与圆形反光镜33实现最大面积的干涉，从而保证了清洁刷35的最大清洁范围和最强清洁效果，增强清洁刷35的适应性，使得清洁刷35能够根据要求自动调节与圆形反光镜33的干涉面积，从而进一步提高雷达的实用性和使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述壳体1在反射单元3和毫米波雷达透镜2之间设有隔板11，壳体1的上下壁之间通过弹簧连接；下方的所述一号滑槽321上设有弹片322；所述弹片322上设有支架323，支架323一端固定在弹片322上，支架323另一端贯穿转动环32侧壁后与隔板11接触，通过隔板11、弹片322和支架323的配合使得圆形反光镜33在滑动过程中通过弹片322对支架323产生挤压，从而将反射单元3顶起，增大反射范围；工作时，由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33的滑动过程中会对弹片322产生挤压，从而将压力传输至支架323处，支架323受力后将转动环32顶起，从而增大了圆形反射镜在纵向的反射范围，增强圆形反射镜的反射效果，增大雷达的扫描范围，使得无人机能够及时避开飞行路径中的障碍物，极大的减少因操作失误所带来的各项损失，减小无人机碰撞损坏的次数，降低无人机的使用成本。
作为本发明的一种实施方式，所述隔板11在靠近支架323处设有环形滑槽111；所述环形滑槽111内设有环形橡胶垫112，使得当支架323将反射单元3顶起时，环形橡胶垫112能够吸收支架323的振动，从而增强雷达的稳定性；工作时，由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33的滑动过程中会对弹片322产生挤压，从而将压力传输至支架323处，支架323受力后将转动环32顶起，在支架323的顶起过程中，支架323端部会与隔板11之间产生振动，影响到雷达的扫描效果，因此在隔板11靠近支架323处设有环形滑槽111，且环形滑槽111内设有环形橡胶垫112，使得支架323端部在顶起时直接与环形橡胶垫112接触，从而能够有效吸收支架323所产生的振动，增强转动环32被顶起时的平衡，增强雷达整体的稳定性。
作为本发明的一种实施方式，下方的所述一号滑槽321在靠近弹片322处设有气囊324；通过气囊324有效避免在弹片322与一号滑槽321之间发生刚性碰撞，从而减小雷达的振动，增强雷达的输出稳定性；工作时，由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33的滑动过程中会对弹片322产生挤压，从而将压力传输至支架323处，弹片322在受压后会与一号滑槽321之间产生刚性碰撞，从而产生剧烈振动，因此在一号滑槽321靠近弹片322处设有气囊324，使得弹片322在弹性变形时只与气囊324接触，由于气囊324属于弹性部件，可以充分吸收弹片322和一号滑槽321所产生的刚性振动，从而减小雷达在运作过程中的振动情况，增强雷达的稳定性。
工作时，当无人机进入飞行状态，需要雷达工作时，电动马达31通电，从而带动转动环32转动，在转动环32转动的过程中会带动圆形反光镜33随之转动，由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，从而实现了对无人机周围环境的全覆盖，使得无人机周围的毫米波均能够通过圆形反光镜33反射至毫米波雷达透镜2内，毫米波在经过反射后被毫米波雷达天线和前端电路接收，并进行处理，从而通过毫米波将无人机周围360度的环境构建出来，为无人机提供避障功能；由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33滑动过程中会对清洁刷35产生挤压，清洁刷35受压后一端绕其铰接处旋转，另一端始终与圆形反光镜33接触，从而实现了对圆形反光镜33的表面进行清洁作用，避免在遇到下雨、下雪或灰尘较多的场合中，雨雪和灰尘会粘附在圆形反光镜33表面从而影响到对毫米波的反射效果，清洁刷35能够有效保证圆形反光镜33表面的洁净度和反射效果，保证雷达使用过程中的实用性；当圆形反光镜33没有对刷头352产生压力时，刷头352会在扭簧扭力的作用下合并在一起，从而有效减小刷头352覆盖圆形反光镜33的面积，减小清洁刷35对毫米波的干涉；当圆形反光镜33对刷头352产生压力时，圆形反光镜33对刷头352产生的摩擦力大于扭簧的扭力，从而使得刷头352在摩擦力的作用下展开，与圆形反光镜33实现最大面积的干涉，从而保证了清洁刷35的最大清洁范围和最强清洁效果，增强清洁刷35的适应性，使得清洁刷35能够根据要求自动调节与圆形反光镜33的干涉面积，从而进一步提高雷达的实用性和使用效果；由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33的滑动过程中会对弹片322产生挤压，从而将压力传输至支架323处，支架323受力后将转动环32顶起，从而增大了圆形反射镜在纵向的反射范围，增强圆形反射镜的反射效果，增大雷达的扫描范围，使得无人机能够及时避开飞行路径中的障碍物，极大的减少因操作失误所带来的各项损失，减小无人机碰撞损坏的次数，降低无人机的使用成本；由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33的滑动过程中会对弹片322产生挤压，从而将压力传输至支架323处，支架323受力后将转动环32顶起，在支架323的顶起过程中，支架323端部会与隔板11之间产生振动，影响到雷达的扫描效果，因此在隔板11靠近支架323处设有环形滑槽111，且环形滑槽111内设有环形橡胶垫112，使得支架323端部在顶起时直接与环形橡胶垫112接触，从而能够有效吸收支架323所产生的振动，增强转动环32被顶起时的平衡，增强雷达整体的稳定性；由于磁力环34和磁铁331间存在相互吸引力，使得圆形反光镜33在转动过程中会在吸引力的作用下在一号滑槽321内做往复滑动，在圆形反光镜33的滑动过程中会对弹片322产生挤压，从而将压力传输至支架323处，弹片322在受压后会与一号滑槽321之间产生刚性碰撞，从而产生剧烈振动，因此在一号滑槽321靠近弹片322处设有气囊324，使得弹片322在弹性变形时只与气囊324接触，由于气囊324属于弹性部件，可以充分吸收弹片322和一号滑槽321所产生的刚性振动，从而减小雷达在运作过程中的振动情况，增强雷达的稳定性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种多旋翼无人机避障雷达，其特征在于：包括壳体(1)、毫米波雷达透镜(2)和反射单元(3)；所述毫米波雷达透镜(2)安装在壳体(1)底端；所述反射单元(3)包括电动马达(31)、转动环(32)、圆形反光镜(33)和磁力环(34)；所述电动马达(31)安装在壳体(1)顶端；所述转动环(32)转动连接在壳体(1)顶端侧壁上，且与电动马达(31)输出端连接，转动环(32)上开有一号滑槽(321)；所述圆形反光镜(33)滑动安装在一号滑槽(321)内，且圆形反光镜(33)和转动环(32)相垂直，圆形反光镜(33)在靠近上方的一号滑槽(321)处设有磁铁(331)；所述磁力环(34)安装在壳体(1)内靠近磁铁(331)的侧壁上，且磁力环(34)与壳体(1)顶端侧壁之间存在30度夹角，磁力环(34)和磁铁(331)间存在相互吸引力，从而使得在转动环(32)带动圆形反光镜(33)转动时，磁力环(34)能够使得圆形反光镜(33)同时在一号滑槽(321)内滑动；通过壳体(1)、毫米波雷达透镜(2)和反射单元(3)的配合为无人机提供避障功能；
所述转动环(32)侧壁通过扭簧铰接有清洁刷(35)，清洁刷(35)的铰接处离圆形反光镜(33)较远，清洁刷(35)的端部离圆形反光镜(33)较近且伸长至一号滑槽(321)范围内；通过清洁刷(35)和圆形反光镜(33)的配合使得清洁刷(35)能够在圆形反光镜(33)滑动过程中对圆形反光镜(33)表面进行清刷。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机避障雷达，其特征在于：所述清洁刷(35)由刷杆(351)和刷头(352)组成；所述刷头(352)通过扭簧对称铰接在刷杆(351)端部，使得在清洁刷(35)不受力时，刷头(352)能够在扭簧的作用下合并，从而避免刷头(352)对毫米波的反射造成干涉。
3.根据权利要求2所述的一种多旋翼无人机避障雷达，其特征在于：所述壳体(1)在反射单元(3)和毫米波雷达透镜(2)之间设有隔板(11)，壳体(1)的上下壁之间通过弹簧连接；下方的所述一号滑槽(321)上设有弹片(322)；所述弹片(322)上设有支架(323)，支架(323)一端固定在弹片(322)上，支架(323)另一端贯穿转动环(32)侧壁后与隔板(11)接触，通过隔板(11)、弹片(322)和支架(323)的配合使得圆形反光镜(33)在滑动过程中通过弹片(322)对支架(323)产生挤压，从而将反射单元(3)顶起，增大反射范围。
4.根据权利要求3所述的一种多旋翼无人机避障雷达，其特征在于：所述隔板(11)在靠近支架(323)处设有环形滑槽(111)；所述环形滑槽(111)内设有环形橡胶垫(112)，使得当支架(323)将反射单元(3)顶起时，环形橡胶垫(112)能够吸收支架(323)的振动，从而增强雷达的稳定性。
5.根据权利要求4所述的一种多旋翼无人机避障雷达，其特征在于：下方的所述一号滑槽(321)在靠近弹片(322)处设有气囊(324)；通过气囊(324)有效避免在弹片(322)与一号滑槽(321)之间发生刚性碰撞，从而减小雷达的振动，增强雷达的输出稳定性。
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